新型木基復合材料制備與性能研究.pdf

1、林業(yè)“三剩物”(截伐剩余物、營林剩余物、加工剩余物)資源豐富，“高效利用技術研發(fā)”被《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》列為優(yōu)先主題。筆者以楊木枝椏材等的粉末為基材，以電解紫銅粉為增強體，通過自主研發(fā)的高壓模塑成形工藝制備楊木/紫銅粉末新型木基復合材料；借助響應面設計軟件(Design Expert)、三維立體數碼顯微鏡(3D SSDDM)、掃描電子顯微鏡(SEM)等實驗設計與分析手段，優(yōu)化成形工藝，分析、表征試件

2、的性能與結構。力求在人造板、造紙、生物質能源等應用領域之外開辟新的清潔高效利用途徑。論文的主要研究內容、研究方法及得到的相應研究結果如下：
　　 (1)通過研究楊木、松木、毛竹等的加工剩余物粉末的堆密度、顆粒形貌、粒度分布、壓縮性和成形性等，篩選制備木基復合材料的基材。結果表明：楊木粉末振實系數最高(達到1.498)、成形性最佳(達到0.89MPa)、利于無膠模塑成形的纖維素、木質素等主要化學成分含量最高(達到79.6％)。因此

3、，將楊木粉末定為木基復合材料制備的基材。
　　 (2)融合金屬粉末溫壓成形與木質材料無膠熱壓成形原理與技術，采用封閉式剛性模對楊木粉末實行高壓模塑成形；結合單因素試驗和響應面實驗設計與分析法，以楊木粉高壓模塑成形材料的靜曲強度、吸水率、內結合強度等為評價指標，對木質基復合材料的高壓無膠模塑成形工藝參數進行優(yōu)化。獲得的最佳高壓模塑成形工藝條件為：成形溫度160℃、成形壓力70Mpa、保溫時間30min。
　　 (3)根據楊

4、木粉末工藝特性研究成果設計楊木粉末滑軸承高壓無膠模塑成形模，并對成形陰模和上下模沖進行了強度校核。結果表明，所設計的模具滿足成形工藝要求，且試件尺寸穩(wěn)定性較好。
　　 (4)不同混合比例的楊木/紫銅粉末復合材料的性能與結構分析、表征結果表明：
　　 ①紫銅粉末的添加對增強木基復合材料的強度有利，但當紫銅粉添加量大于50wt％時，木基復合材料的靜曲強度、內結合強度、壓潰強度等力學指標的增幅十分有限，甚至出現個別力學性能指標

5、(如表觀硬度)呈下降趨勢。因而認為當紫銅粉末的添加量達到50wt％時，木基復合材料的綜合力學性能最佳。
　　 ②試件SEM斷口形貌表明，高壓無膠模塑成形木基復合材料結合界面有膠粘物。正因這種膠粘物潤濕并使楊木粉末顆粒間、楊木粉顆粒與銅粉間的界面變得模糊，認為發(fā)生了熱塑融合，從而使復合材料的材質密實而強韌；銅粉的添加能阻礙裂紋的生長，在木基復合材料中起到了彌散強化作用；但銅粉的添加量過大，會誘發(fā)木基復合材料的脆弱連接，對復合材料的